Datation par le lutécium-hafnium

La datation par le lutétium-hafnium est une méthode de datation radiométrique qui repose sur la radioactivité β de l'isotope 176Lu vers 176Hf. La demi-vie de 176Lu est de 3,86 × 109 ans (la constante de désintégration associée est λ = 1,80 × 10−9 a−1) ; la méthode peut donc être utilisée pour la détermination d'âges de l'ordre du milliard d'années. Son emploi pose cependant des difficultés d'ordre technique[1].

Principe

Exemples d'isochrones Lu-Hf obtenues pour la météorite Richardton (en)[2].

La désintégration du 176Lu en 176Hf[alpha 1] fournit un chronomètre permettant d'obtenir l'âge d'un échantillon.

Méthode isochrone

À un âge donné et pour différents échantillons ayant la même origine géologique, on a la relation :

, et désignent respectivement la proportion mesurée expérimentalement de 176Hf par rapport au 177Hf (dont la quantité reste stable au cours du temps), celle de 176Lu, et la proportion initiale de 176Hf ; on y reconnait l'équation d'une droite dont le coefficient directeur a vaut et l'ordonnée à l'origine b vaut (généralement appelé « rapport initial »).

Par conséquent si l'on arrive à mesurer et dans différents échantillons qui se sont formés au même moment avec une même valeur initiale du rapport initial, par exemple différents minéraux d'une même roche, on peut grâce à une régression linéaire obtenir une équation de droite appelée isochrone, de coefficient directeur a et d'ordonnée à l'origine b. L'âge cherché est alors[1] :

.

Le rapport initial est également utile, pour discuter l'origine de la roche étudiée (sa pétrogenèse).

Inconvénients de la méthode

  • La concentration en lutécium dans la plupart des roches est faible, généralement inférieure à ppm, ce qui rend les mesures difficiles[1];
  • Le rapport varie peu suivant les différents échantillons, ce qui rend la régression linéaire peu précise[1];
  • La spectrométrie de masse de l'hafnium est difficile, ce qui rend délicate la mesure de [1].

La méthode lutécium-hafnium nécessite donc davantage de moyens technologiques que d'autres techniques comme la datation par le rubidium-strontium[1].

Applications

  • L'âge des gneiss d'Amitsoq (sv) a été estimé à 3,55 milliards d'années grâce à une datation lutécium-hafnium, ce résultat étant cohérent avec ceux obtenus sur ces mêmes roches via les méthodes uranium-plomb et rubidium-strontium[1].

Bibliographie

  • Étienne Roth (dir.), Bernard Poty (dir.) et al. (préf. Jean Coulomb), Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires naturels, Paris, Éditions Masson, coll. « Collection CEA », , 631 p. (ISBN 2-225-80674-8).
  • Philippe Vidal (préf. Jean Aubouin), Géochimie, Dunod, coll. « Sciences Sup », (1re éd. 1994), 190 p., chap. 4 (« Isotopes radiogéniques »)

Notes et références

Notes

  1. Une petite partie (environ %) des atomes de 176Lu se désintègrent en 176Yb par capture électronique, voir l'ouvrage du CEA cité en bibliographie.

Références

  1. Étienne Roth (dir.), Bernard Poty (dir.), Ted Rees et al. (préf. Jean Coulomb), Méthodes de datation par les phénomènes nucléaires naturels, Paris, Éditions Masson, coll. « Collection CEA », , 631 p. (ISBN 2-225-80674-8), chap. 5 (« Méthode lutétium hafnium »).
  2. (en) Vinciane Debaille, James Van Orman, Qing-Zhu Yin et Yuri Amelin, « The role of phosphates for the Lu–Hf chronology of meteorites », Earth and Planetary Science Letters, vol. 473, , p. 52-61 (DOI 10.1016/j.epsl.2017.05.039).
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